Az emberiség csak kis hányada figyeli a nap eltűnését a hold árnyéka mögött a teljes napfogyatkozás során. A hold ernyője, árnyékának legsötétebb része ugyanis rendkívül hosszú, de keskeny utat követ a Föld felszínén. Amint a hold elhalad a napon, az umbra gyorsan kelet felé halad, így a szerencsés néhány megfigyelőnek csak néhány perce van a teljes napfogyatkozás megfigyelésére.
A napfogyatkozás alapjai
A napfogyatkozás csak újhold idején lehetséges, amikor a hold a föld ugyanazon oldalán van, mint a nap. A napfogyatkozás azonban nem minden újholdkor következik be, mert a hold pályája az ekliptikához képest megdőlt - a Föld körüli keringési sík a Nap körül. Az újholdnak biztosan át kell mennie az ekliptikán, vagy legalábbis nagyon közel kell lennie ahhoz. Amikor ez megtörténik, árnyéka vagy umbra metszik a Földet, és a sötétség leszáll azokra a helyekre, amelyek benne vannak. Az emberek közvetlenül a köldökön kívül vannak a penumbrában, és részleges napfogyatkozást fognak látni.
Gyűrűs napfogyatkozások
Egy másik feltételnek teljesülnie kell ahhoz, hogy a Földi megfigyelők teljes napfogyatkozásnak lehessenek tanúi. A holdnak elég közel kell lennie. Elliptikus pályája miatt a hold távolsága a földtől változó, és amikor a legtávolabb van, látszólagos mérete túl kicsi ahhoz, hogy elzárja a napot. A gyűrűs napfogyatkozás során a hold teljes korongja látható a nap arcán, de kerülete körül vastag napfénysáv marad. Gyűrűs napfogyatkozás alatt nincs a Földön umbra. Az antumbra megfigyelői, amely az ilyen napfogyatkozás során keletkezett részben megvilágított umbra, az éjszakai sötétség helyett egyfajta kísérteties szürkületet látnak.
Az Umbra mérete
A napfogyatkozások olyan látványosak a Földön, mert a Hold és a Nap látszólagos méretei megegyeznek. Ez egy boldog véletlen - a Nap 400-szor nagyobb, mint a Hold, és véletlenül 400-szor messzebb van. Mivel a nap sokkal nagyobb, mint a hold, a Hold árnyéka azonban sokkal kisebbnek tűnik a Földön, mint maga a hold. Ennek oka, hogy a napfény szöget zár be a nap sokkal nagyobb korongjától. Az umbra olyan kúpot képez, amely 100 mérföld szélességre szűkül, mire a Földre ér.
Az Umbra mozgása
A napfogyatkozás során az umbra vagy az antumbra csaknem 1100 mph sebességgel halad kelet felé, ez a Hold keringési sebességének és a föld forgási sebességének különbsége. Ez az út általában körülbelül 10 000 mérföld hosszú, és nem mindenki látja ugyanazt. Különösen a hibrid napfogyatkozás során egyesek összességet figyelhetnek meg, mások gyűrűs napfogyatkozást. Ezt a jelenséget a föld görbülete okozza, és csak akkor fordulhat elő, amikor a hold a földtől éppen megfelelő távolságban van ahhoz, hogy változtatni tudjon rajta.